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水泥混凝土旧路改扩建补强施工工法

1 前言

随着我国公路运输的高速发展,水泥混凝土路面逐年增加,随着使用时间的延长特别是黑龙江省的气候寒冷极易导致混凝土路面的破坏,并且由于交通量的增长以及重型车辆的出现,造成原有路面破坏不能再满足使用要求,因此水泥混凝土旧路改扩建的工程越来越多,即以原有路面为基层铺筑一层面层的施工,由此可见路面破损修补的重要性将越来越突出,修补的目的一是旧路面作为基层要有足够的强度来抵抗面层传递的荷载作用,以满足交通量增长的要求,二是为了旧路面的整体性来防止反射裂缝导致新路面病害的发生,以适应舒适性、耐久性的需要。

大多数破损的混凝土路面都未达到设计使用年限,并且除破损部位外都满足技术、安全等使用要求,若将其全部破碎刨除势必造成大量的资源浪费,对环境也将造成不同程度的影响,只有在原有路面的基础上增加小帮宽修复补强才是最理想的处理方法。

施工中利用贫混凝土施工,旧路面接面钻孔压浆插入钢筋,使原有混凝土路面形成有效整体,共同承受来自加铺面层车辆的荷载作用和来自下层的剪力破坏,我单位在施工中不断探究,总结经验并及时总结完善形成本工法,并于2015年7月经黑龙江省交通运输厅组织的专家鉴定,认为该项技术达到国内领先水平,2015年7月经科技查新国内未见相关报道。

2 工法特点

2.1有效利用原混凝土路面,避免资源浪费,加快修补进度,对交通影响较小。

2.2通过在原旧路面板上钻孔、注浆后植筋技术进行旧路加宽,增加了新旧路面板的整体效果,通过锚固胶控制使植筋结构更牢固。接缝处可产生高负荷承载力,能抵抗剪力、拉力且不产生移位、拔除。耙钉处理密封性能良好,无需任何防水处理。

2.3锚固胶、植筋对原旧路面板不产生膨胀力,确保旧路面板使用性能,且能发挥最大限度的锚固强度。避免病害发生。

2.4该工艺操作快捷简便,粘结剂硬化速度块,强度高,能有效缩短施工周期,且安全环保。

3 适用范围

本工法适用范围广,可用于各等级道路水泥混凝土旧路改扩建加铺面层施工。

4 工艺原理

4.1扩建道路路基填挖>3m选用挖台阶的处理方式,使新旧路基结合更好,填挖<3m可直接采用直茬接缝,小帮宽段路基填至封层标高前,宽度满足强夯要求宽度的段落,采用强夯进行夯实处理,然后再进行封层。

4.2然后进行底基层培肩,铺筑底基层(5%水泥稳定+40%中粗砂+60%碎石),厚度为:500px,底基层施工完成后,进行覆盖养生,养生7天后,支钢模,进行贫水泥混凝土施工。

4.3新贫混凝土路面和旧水泥混凝土路面选用植入耙钉方式进行处理,将拉杆两端选用植筋方式植入旧水泥混凝土板,另一端嵌入新建贫水泥混凝土路面进行搭接,减少了新老路基沉降不均引起的路面纵向开裂现象。

4.4利用钢筋传递原路面与修补部分之间的作用力,使其形成一个受力的整体,防止反射裂缝的发生和提高整体的抗荷载能力。

4.5利用锚固胶使耙钉和路面相结合,使其形成一个受力体,从而防止纵向裂缝的产生。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程见工艺流程图

1、放线  2、路基填挖方施工  3、底基层施工 4、底基层养生

5、贫混凝土施工  6、贫混凝土养生 7、钻孔   8、清孔  

9、注胶  10、植入耙钉   11、固化养护    12、面层施工

5.2操作要点

5.2.1放线

1、根据中线距旧路白色边缘的距离,反算新路路肩距旧路路面边缘距离。

2、按照图纸要求的位置放线,每隔一段距离要和中线复核一次,看帮宽宽度是否有误。

5.2.2路基填挖方施工

1、严格按照放样位置进行挖方。

2、挖方到设计标高下500px,然后进行基地夯实,采用小型夯实机,夯实达到设计要求。

3、分层回填并夯实,采用振动夯或小型压路机进行碾压,保证压实度达到设计要求。

4、夯实达到设计要求在进行封层施工。

5.2.3底基层施工

1、进行底基层培肩,铺筑底基层(5%水泥稳定+40%中粗砂+60%碎石),厚度为:500px。

2、铺筑时,采用小车运料,分散卸料,人工配合装载机进行摊铺、找平,能满足一个压路机轮迹宽度的路段,使用压路机进行压实,不能满足的路段采用振动夯或小型压路机进行压实,保证压实度达到设计要求。

5.2.4底基层养生

底基层施工作业面完毕,应及时覆盖养生,三天内禁止行人通行,养护期至7天达到强度要求。

5.2.5贫混凝土施工

1、贫水泥混凝土基层摊铺,厚度为750px采用水泥混凝土运输车运送,人工进行整平,并振捣密实。

2、贫水泥混凝土施工时,小帮宽侧帮宽贫砼采用横坡度1.5%,即贫砼拓宽部分顶面与旧路混凝路面持平,路拱等坡顺延;中央分隔带侧帮宽贫砼采用横破度零坡;并按照旧路切缝间距和拉毛方式进行切缝和拉毛。

5.2.6贫混凝土养生

贫混凝土施工作业面完毕,应及时覆盖养生,三天内禁止行人通行,养护期至7天达到强度要求。在达到强度后开放交通,加速帮宽部位沉降。

5.2.7钻孔

由专业人员接通电源,检查、调试机具;采用自制立式电钻机,避免了传统电钻机钻孔时对砼工作面产生过大震动,保证钻孔直径。提高钻孔质量,并选用与埋筋相匹配的钻头进行钻孔,其孔径应大于埋筋直径的4-6mm,锚固长度为钢筋直径的8倍。

5.2.8清孔

用吹气筒或气泵等工具与毛刷配用吹净孔内粉尘,(清孔是锚筋工程中的重要的一个环节,它直接影响锚固质量,必须清理干净。对每一个孔需作到吹三遍,刷三遍)。清刷完毕后,用棉丝沾丙酮,清刷孔洞内壁,使孔洞内最终达到清洁干燥。清孔后如不能及时植筋,用干净棉丝或胶带将清洁过的孔封堵严密,以防有灰尘和异物落入。

5.2.9放置锚固胶

放置锚固胶前检查锚固胶的质量,严禁不合格锚固胶用于施工中,每个孔内锚固胶应竖直放好,为植入耙钉做好准备。

5.2.10植入耙钉

1、放入锚固胶后及时植入耙钉,钢筋采用直径12mm的螺纹钢筋,耙钉两端长度250px,顶端1000px。

2、耙钉两端实际插入量应与设计值的差不大于25px。

3、一定保证钢筋的质量,使用前应对是否有锈蚀、裂纹等外观质量进行检查,同时还要进行钢筋的力学实验确保材料质量。

5.2.11固化养护

1、植筋胶有一个固化过程,日平均气温25°C以上时,12小时内不得扰动钢筋,日平均气温25°C以下时24小时内不得扰动钢筋。      

2、植入钢筋后,在胶体固化期间需有专人看护,严禁扰动,以防锚固失效,若有较大扰动宜重新种植。抽样检验应在5 d后进行。

5.2.12加铺面层施工

按面层施工工艺进行面层施工。

5.2.13劳动力组织

5.2.12劳动力配备

工长1人、技术员1人、测工1人、试验工1人、清孔工1人、

植筋工6人、混凝土工7人、机械手6人、力工6人。

6 材料与设备

6.1主要材料

1、硅酸盐水泥42.5;        2、碎石 10~30mm;   3、碎石 5~10mm 

4、中砂 细度模数2.3~3.0;5、螺纹钢筋 Φ12;6、锚固胶 300px。

6.2主要机械设备

1、钻孔机2套;    2、运输车4台;   3、振动压路机1台;

4、小型振动夯2台;5、振捣棒2Φ50mm;6、清孔机2套;

7、洒水车2套;    8、挖掘机1台200;9、装载机1 台ZL18。

7 质量控制

7.1质量控制标准

《公路工程质量检验评定标准》       (JTGF80/1-2004)

《公路水泥混凝土路面施工技术规范》 (JTG F30—2003)

《公路路面基层施工技术规范》       (JTJ034—2000)

7.2施工过程中的质量控制

7.2.1认真测量放样,确保帮宽区域、钻孔位置准确。

7.2.2清孔应严格按要求执行,植胶前确保清孔质量满足要求。

7.2.3钢筋、水泥等原材料进厂必须验收,检验合格后方可进场。

7.2.4钻孔深度、孔径、耙钉长度、插入深度要严格控制,必须符合要求。

7.2.5在生产过程中,坚持跟踪检测,随时根据材料的筛分情况及时调整生产配合比及矿料级配。

7.2.6贫混凝土运输摊铺时,保证从出料到摊铺完成在混凝土初凝前完成。

7.2.7振捣器振捣时间控制应以振捣混凝土时不再有显著沉降、不再出现大量气泡、混凝土表面均匀平整并已泛浆为准。

7.2.8水泥混凝土路面的养生应≮7d,以养生14d为宜。

8 安全措施

8.1建立一个能够有效运行的安全保障体系,落实安全生产责任制。

8.2遵照国家颁发的有关安全技术规程和安全操作规程施工,加强安全教育,提高施工人员的安全意识。

8.3在开工前由技术主管向全体施工人员进行工程技术及安全交底。

8.4施工现场设立警示标志、标牌,进行安全提示。

8.5施工现场配备灭火器,非电工不得擅自接电,接电时必须请电工操作。

8.6特殊工种必须持证上岗,严禁无证上岗。

9 环保措施

9.1认真贯彻执行国家相关环境保护的法律法规。

9.2开工前对参建职工、人员进行教育培训。

9.3认真做好工点和生活区的排水及卫生设施,避免污水污染环境。

9.4在每项工程完工后及时拆除有关的临时设施,做好现场的清理工作,做到工完、料净、场地清。

9. 5随时进行洒水或其他抑尘措施,运输时应用帆布、盖套及类似遮物覆盖。

9.6现场设置洗车池,运输车出场前均要用水冲洗,以保证道路的清洁,减少粉尘污染。

10 资源节约

本工法响应国家的节能降耗政策,利用现有资源能源,在充分利用原混凝土路面的情况下进行贫混凝土修补,减少材料的消耗,节约了大量的资源,降低了工程造价。

11 效益分析

11.1经济效益

水泥砼旧路改扩建补强施工工法充分利用原混凝土路面,减少了材料的使用,施工工法可以有效地将小帮宽区域与原路面连接成一个整体,作为加铺层的基层整体性强、抗病害能力强,防止再次破坏导致加铺层发生反射裂缝,因此避免了修补后的再次修补,节省了工程成本。补强施工简单、速度快、人员机械用量少,加快了施工进度,因此在保证质量的前提下减少成本的发生,为企业创造了良好的经济效益。

11.2社会效益

水泥砼旧路改扩建补强施工工法可以有效地将小帮宽区域与原路面连接成一个整体,使其共同作用承受来自加铺面层传递的车辆荷载,有效地防止了在小帮宽区域与原旧路面相接处产生裂缝导致的加铺层反射裂缝,保证了工程的质量以适应高速行车的需要。充分利用原路面节约了资源,减少了对环境的破坏,其社会效益显著。

12 应用实例

12.1应用实例一

哈尔滨至同江高速公路双鸭山(集贤)至同江段改(扩)建工程A7合同段,K125+000-K146+000标段全长21km,高速公路的建设,是带动南北经济发展的交通动脉,对实施振兴东北老工业基地,促进区域资源开发,完善路网,带动当地社会经济发展具有重要意义。施工期间采用了《水泥混凝土旧路改扩建补强施工工法》,工程质量得到了保证,社会反响良好。

12.2应用实例二

绥芬河至牡丹江段是绥芬河连接哈尔滨的一条重要通道,于2003年改建通车,原路为二级公路标准,随着近年口岸的发展和国家建设的需求,原有公路路面宽度及通行能力已远远不能满足经济发展及现有交通量的需要,故该路段需进行改建,改建长度为167km。起止桩号K0+000-K167+216,2009年6月26日开始施工,2011年9月30日竣工。施工中采用了《水泥混凝土旧路改扩建补强施工工法》,提高了施工进度,加强了工程质量,竣工后得到业主的一致好评。


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